酸化グラフェンと還元型グラフェン酸化物の違い

酸化グラフェンと還元型酸化グラフェンの主な違いは、酸化グラフェンは酸素を含む官能基を持つのに対し、還元型酸化グラフェンは酸素を含む官能基を持たな...

酸化グラフェンと還元型酸化グラフェンの大きな違いは、酸化グラフェンが酸素を含む官能基を持つのに対し、還元型酸化グラフェンにはそれがないことである。

酸化黒鉛は、炭素、水素、酸素の3つの原子からなる物質である。この化合物は、黒鉛を強酸化剤で処理することによって得ることができる。さらに、この材料の1分子フレーク、すなわち酸化グラフェンフレークを作製することができる。さらに、この単分子フレークを処理することで、還元型酸化グラフェンを得ることができる。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 酸化グラフェンとは 3. 還元型酸化グラフェンとは 4. 横並び比較-酸化グラフェンと還元型酸化グラフェンの表形式 5. 総まとめ

酸化グラフェンは何ですか？

酸化グラフェンは、酸化グラファイトから作られる単一分子の薄いシートである。この材料を使えば、グラフェンシートを安価に作ることができるため、重要な材料です。この場合、酸化グラフェンは、グラフェンが酸化したものである。原子層は1層のみで、酸素を含む官能基を持つ。

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図01：酸化グラフェンの化学構造

酸素などの機能性物質が水に分散しやすいため。そのため、加工がしやすい素材です。さらに、このセラミック材料に酸化グラフェンを混ぜると、この特性により、セラミックの電気的・機械的特性を向上させることができるのです。ただし、電気伝導性は良くない。そのため、電気絶縁体に分類される。これは主に、グラファイトに存在するsp2結合のネットワークが破壊されたことに起因する。しかし、その特性を拡張するための加工はいくつもあります。

また、トレーダーがこの化合物を使用する方法には、主に4つの方法*があります。Stadenmeyer法、Hoffmann法、Brody法、Hummer法である。これらの技術は、各社でさまざまな違いがあります。

使用方法

フレキシブル電子デバイス、太陽電池、化学センサーなどでは、基板上に酸化グラフェンを薄膜として堆積させ、透明導電膜を作製している。
電池やタッチパネルの酸化スズ代替に。
比表面積が大きいため、電池、キャパシタ、太陽電池の電極材料として使用することができる。
配合することにより、複合材料の特性（引張強度、弾性率、導電性など）を向上させる。
蛍光性を生かした各種医療用途。

還元型グラフェン酸化物は何ですか？

還元型酸化グラフェンは、単分子酸化グラフェンフレークを還元したものである。酸素を含む官能基は、異なる加工技術で還元されるため、存在しない。しかも、この還元工程は、最終的な製品に大きな影響を与えるため、非常に重要な工程です。なぜなら、このプロセスによって、縮小された形の品質が、どれだけ完全なグラフェンの品質に近いかが決まるからです。

大規模／工業規模のエネルギー貯蔵などの用途には、還元型酸化グラフェンが適している。これは、この化合物がグラフェンよりも大規模な生産が容易であることが主な理由である。

図02：グラファイト、酸化グラフェン、還元型酸化グラフェンの吸収スペクトルとラマンスペクトル

酸化グラフェンを還元して還元型酸化グラフェンを得るには、いくつかの方法がある。重要な技術として、熱的方法、化学的方法、電気化学的方法がある。化学的手法を用いることで、生産規模を思いのままに拡大できるという大きな利点があります。しかし、化学的手法で製造された製品の電気特性や表面積は、ほとんどの場合、標準以下である。

使用方法

グラフェンに関する研究
電池の生産
バイオメディカルアプリケーション
スーパーキャパシタの製造において
塗布型グラフェンエレクトロニクス